轴承磨损和不良的测量方法
轴承的质量通过动作平滑度和耐久性进行评估。动作平滑度直接关系到节能和动作精度，而耐久性会影响使用寿命。轴承的材料、结构、供油方式、密封性方面的发展日新月异，无需维护的产品也正在开发之中。但是，各种结构的滑动部件皆会不可避免地出现磨损和损伤等不良。
下面将介绍轴承上出现的不良、轴承精度的测量方法和存在课题以及这些课题的解决方法。
何谓轴承
轴承支撑旋转轴，使其在旋转时不会发生抖动。它是要求具有耐候性和耐久性的部件，能承受在高温和低温下工作，以及承受高载荷和高速旋转，除汽车、自行车、家电产品以外， 还用于飞机等诸多领域的产品。
轴承的种类和载荷
轴承的不良常常发生在滚珠、滚子、轴以及与它们接触部分的摩擦面。不良的种类大致分为磨损和伤痕，发生原因有使用引起的劣化、外部冲击、组装不良等。根据轴承结构和轴承所承受的载荷，不良的应对措施有所不同。
轴承的种类
轴承大致分为球轴承、滚柱轴承、滑动轴承，前两者有滚珠、滚子等滚动体，而后者使用润滑剂代替滚动体。
- 球轴承、滚柱轴承、滚针轴承：
- 这些轴承用球状或圆柱状的滚子支撑轴。使用球的轴承称为“球轴承”。使用滚子的轴承称为“滚柱轴承（圆柱滚子轴承）”、“滚针轴承（滚针轴承）”，负载能力高，可制作得比球轴承更薄。
- 滑动轴承：
- 也称为滑体轴承。其他有“平面轴承”、“金属轴承”的别称，轴与轴承表面直接接触。内部封入用于润滑的油，减小摩擦。开始旋转时，润滑油膜变成旋转的阻力，待旋转稳定后，由于没有机械性接触，阻力会变小。旋转期间没有接触面，因此该轴承具有安静、能耐受高速旋转和冲击载荷的特点。
- A
- 球轴承
- B
- 轴
- B
- 轴
- C
- 滑动轴承
- D
- 润滑剂
轴承承受的载荷
轴承所承受的力分为“径向载荷”、“轴向载荷”、“力矩载荷”。
- 径向载荷：
- 对轴承中心线沿垂直方向（旋转体的圆周方向）施加的载荷。
- 轴向载荷：
- 又称为“推力载荷”。对轴承中心线沿平行方向（旋转体的轴方向）施加的载荷。
- 力矩载荷：
- 因轴承或轴偏心而产生的载荷。该载荷出现时，轴承的使用寿命将大幅减少。
轴承的不良
轴承的代表性不良有磨损、鳞片状剥落、咬合、剥层等。此外，还有安装或掉落时的冲击和过大载荷引起的压痕、间隙过小或载荷过大造成的污迹、润滑不良或安装不良造成的电蚀等。通过测量/观察表面，即可查明这些不良的原因。
下面将介绍作为代表性不良的磨损、鳞片状剥落、咬合、剥层的损伤状态、原因及应对措施。
磨损
磨损有很多原因，轴承呈现出的现象也多种多样。
- 损伤状态：
- 表面磨损，引起尺寸变化。有粗糙、伤痕。
- 原因：
- 有固体异物侵入润滑剂。润滑不良。嵌合面间隙过小。
- 应对措施：
- 使用过滤器过滤润滑剂，或者改善润滑剂和润滑方法。加强密封性能。增加过盈量。
鳞片状剥落
鳞片状剥落即剥离。它是在轨道面和旋转面出现的不良，因轴承到达使用寿命而发生。必须在早期发生时立刻查明原因，并采取必要措施。
- 损伤状态：
- 轨道全周呈鳞片状剥落。剥落后形成球状沥青样凹凸。
- 原因：
- 组装不良或轴膨胀引起过大轴向载荷。异物侵入，生锈。
- 应对措施：
- 重新检查组装精度。适当调整载荷。提升润滑剂粘度，改善润滑方法。长期停止运行时需防锈。
咬合
因热量影响，表面局部性地发生焊合的现象。在轴向方向上发生。
- 损伤状态：
- 伴随着轨道、旋转面的烧结而出现的伤痕。
- 原因：
- 装卸时的操作不良。过大的轴向载荷导致接触面润滑剂不足或润滑不良。预压过大。旋转体滑动。
- 应对措施：
- 改善装卸方法。减轻载荷，改善润滑剂和润滑方法。加强密封性能。
剥层
伴随着轨道面发生的磨损而出现的暗沉。一般来说，在滚针轴承上较常发生。剥层有时会进展成鳞片状剥落。
- 损伤状态：
- 表面以数μm至10 μm的深度剥离，出现范围大。
- 原因：
- 润滑剂不合适。润滑剂有异物混入。润滑不良。与其接触的其它部件表面粗糙。
- 应对措施：
- 选择合适的润滑剂。过滤润滑剂。改善部件粗糙度。
轴承测量的课题
多数情况下，轴承的不良在外圈、内圈、滚珠和滚子等处发生。因此，通过测量这些部分，可检查是否发生磨损、鳞片状剥落、咬合、剥层等。
使用轮廓测量仪测量轴承。但是，轴承形状复杂，存在以下测量课题。
利用形状轮廓测量仪测量轴承的课题
形状轮廓测量仪是使用被称为探针的触针，沿目标物表面移动，对其轮廓形状进行测量、记录的装置。近年来还出现了用激光代替触针，通过非接触式的轮廓描绘，实现复杂形状测量的机型。部分机型还能进行上下两面的测量。
对于想要测量的轴承不良，形状轮廓测量仪必须准确描画测量线。
因此存在以下课题。
- 将样品固定于夹具、对样品实施水平调整等作业十分耗时。而且，为了准确地实施水平调整，必须具备形状轮廓测量仪的相关知识和技能。
- 形状轮廓测量仪的触针以触针臂上的支点为中心上下进行圆弧运动，而触针前端位置也会沿着X方向移动，因此X轴数据会发生误差。
- 使针按照预期通过的作业非常困难，针的微小偏移就会造成测量值偏差。
- 因为必须对准特定位置实施测量，所以很难增加测量数。
- 由于只能取得部分测量值，无法以面为单位进行评估。
三坐标测量仪的测量课题
例如，待测量部分的面积很小，只有1 mm2时，要用探头对准该位置，制作虚拟面并准确测量，是极为困难的。此外，测量微小部分的三维形状时，测量点更少，难以准确掌握形状。而且，统计测量数据、与图纸进行比较等工作需要花费大量精力。
轴承测量的课题解决方法
形状轮廓测量仪以点和线为单位接触立体目标物和测量位置，同时进行测量，因此存在难以掌握整体形状、测量值可靠性较低等课题。为解决这些测量课题，bat365官网开发了3D轮廓测量仪“VR系列”。
以非接触的方式，以面为单位来准确捕捉目标物的3D形状。此外，最快1秒完成载物台上目标物的3D扫描，高精度地测量三维形状。因此，测量结果不会产生偏差，可瞬间实施定量测量。下面具体介绍这些优点。
优点1：以面为单位测量3D形状
测量所需的作业是，将目标物放置到载物台上，然后只需按下按钮即可。无需严格定位等预先准备，即使没有测量仪的知识和经验，也能立即实施高精度测量。
与形状轮廓测量仪不同，可提取载物台上放置的目标物的特点，并自动补正位置，因此测量作业无需配置专人操作，不熟悉操作的人员也可轻松快速地完成测量。此外，还可将达到300mm×150mm的大范围进行拼接测量，以及同时测量载物台上放置的多个目标物。
采用“VR系列”，通过只需放置于载物台并按下按钮的操作，即使是像轴承这样具有复杂形状的目标物，也能准确地进行形状测量。
优点2：丰富的辅助工具，实现无偏差的测量
对于扫描后的3D形状数据，可在电脑画面上使用工具，在各位置准确描画垂直的轮廓线，因此测量结果不会产生偏差。
通过使用丰富的辅助工具，可简单设定目标测量内容。例如，使用工具中的垂直线工具，即可轻松准确地确定轴承外径的测量线。
除简单设定外，还实现了新手也能得心应手的简单操作，因此，即使是对测量不熟练的人员，也能在最快1秒内准确完成测量。因此，不仅是试制品和试验品，增加产品测量数和检测数也易如反掌。
总结：充分改善轴承形状测量的课题与提升效率
采用“VR系列”，可通过高速3D扫描，以非接触的方式迅速、准确地测量目标物的3D形状。滚珠、滚子、轨道槽的磨损状态等棘手的测量，也可在最快1秒内完成。解决了接触式测量仪存在的各类课题。
- 以非接触的方式、以面为单位进行捕捉，使得触针难以到达的部分也可实现截面测量。小轴承也能轻松准确地进行测量。
- 使用丰富的辅助工具消除人为导致的测量值偏差。实现定量测量。
- 无需定位等操作，实现只需在载物台上放置目标物后按下按钮的简单操作。避免了配置专人执行测量作业。
- 简单、快速、高精度地测量3D形状，因此可在短时间内测量多个目标物，有助于提升质量。
另外，还能进行简单分析，例如与以往3D形状数据和CAD数据的比较、公差范围内的分布等，因此可有效应用于产品开发和制造的趋势分析、抽取检测等各种用途。
